增强睡眠波纹有助于保存通常会被遗忘的记忆
摘要： 一项新研究表明，在睡眠期间精确操控大脑活动可以帮助小鼠保留通常会消退的记忆，为治疗记忆丧失状况提供了潜在途径。研究人员确定了一种特定的睡眠相关模式——大尖波涟漪——它标志着新体验正从海马体转移到新皮层进行长期存储。
通过在恰当时机使用光遗传学技术增强这些波纹，科学家使小鼠能够记住原本通常会遗忘的短暂遭遇。即使是被设计为具有认知障碍的小鼠也显示出记忆巩固功能的恢复。
由于睡眠依赖的记忆机制在哺乳动物中高度保守，这些发现可能为解决阿尔茨海默病等疾病中的记忆衰退开辟新途径。
关键事实
- 睡眠波纹驱动记忆： 睡眠期间的大尖波涟漪充当新体验被转移到长期存储的标志。
- 光遗传学增强回忆： 在波纹峰值刺激神经元使小鼠能够记住原本会被遗忘的事件。
- 治疗潜力： 该方法恢复了认知障碍小鼠的记忆巩固，突显了其对痴呆研究的相关性。
来源： 康奈尔大学
在睡眠期间操控小鼠大脑提高了它们记住通常会被遗忘的新体验的能力——这一发现对治疗阿尔茨海默病和其他作用于类似过程的痴呆症具有重要意义。
发表在《Neuron》杂志上的这项研究与人类相关，因为记忆形成的基本机制在哺乳动物中非常相似。
通过在睡眠期间特定时间有选择地操控大脑活动，科学家发现小鼠记住了原本对它们来说过于短暂而无法保留的新体验。
研究人员确定了大尖波涟漪，这是一种约100毫秒长的大脑活动模式子集，参与将新体验从海马体巩固并转移到新皮层，在那里它们被更永久地存储。大尖波涟漪现在可以帮助研究人员确定新体验何时被转换为长期记忆。
"这项研究推进了我们对大脑记忆处理的理解，"神经生物学和行为学助理教授Azahara Oliva说。Oliva与助理教授Antonio Fernandez-Ruiz共同担任该研究的高级作者。
在这项研究中，Fernandez-Ruiz和Oliva记录了海马体和新皮层中的神经元活动。他们确定了在睡眠期间发生的海马体中的大尖波涟漪，然后这些涟漪传播到新皮层。
"涟漪正在介导记忆从海马体的初始编码到新皮层的长期稳定存储的转移，"Fernandez-Ruiz说。
研究人员观察到，当动物不记得一次体验时，睡眠期间的大尖波涟漪很弱，但当它记得时，就会有许多这些涟漪事件。
一旦研究人员确定了这种模式，他们就使用一种称为光遗传学的先进技术，用光纤在大脑中照射光线，然后有选择地激活神经元。
光遗传学使研究团队能够在精确的时间刺激神经元，以增强大尖波涟漪，然后巩固动物在睡眠前经历的事件的记忆。
研究小组让小鼠接触一个新玩具五分钟，四小时后进行测试，发现动物不记得了。然后他们在睡眠期间增强了与该体验相关的涟漪，并发现小鼠记住了该物体。该技术甚至在被设计为具有认知缺陷的小鼠中也有效。
"我们能够在动物无法在没有我们帮助的情况下记住的情况下扩展这种记忆巩固，"Fernandez-Ruiz说。
这对更好地理解阿尔茨海默病具有重要意义，因为这些记忆巩固过程在人类中也受到损害。在下一步中，研究人员将在被设计为表现出类似阿尔茨海默病状况的小鼠中应用相同的操控。
关键问题解答：
问：什么类型的大脑活动支持睡眠期间的记忆转移？
答： 大尖波涟漪——协调神经活动的短暂爆发——标志着新体验转换为长期记忆。
问：科学家如何提高小鼠的记忆保持能力？
答： 通过将光遗传学刺激与这些涟漪同步，他们在睡眠期间增强了记忆巩固。
问：为什么这对痴呆研究很重要？
答： 记忆巩固在阿尔茨海默病等疾病中受到破坏，增强这些基于睡眠的过程可以指导未来的治疗。
编辑说明：
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关于此项睡眠与记忆研究
作者： Becka Bowyer
来源： 康奈尔大学
联系方式： Becka Bowyer – 康奈尔大学
图像： 图像由Neuroscience News提供
原始研究： 开放获取。
"大尖波涟漪促进睡眠期间海马皮层记忆再激活和巩固" 作者Antonio Fernandez-Ruiz等，《Neuron》
摘要
大尖波涟漪促进睡眠期间海马皮层记忆再激活和巩固
在睡眠期间，编码最近体验的集合活动模式在海马体和皮层中被再激活。
这种再激活由海马体尖波涟漪(SWRs)协调，并被认为支持记忆巩固的早期阶段。
然而，只有少数睡眠SWRs与海马体及其下游区域的记忆再激活相关。尚不清楚这些SWRs子集是否具有特定的生理特征并直接有助于记忆表现。
我们确定了与小鼠海马体和前额叶皮层(PFC)中记忆再激活相关的大SWRs特定子集，并发现它们在新学习后的睡眠期间发生率选择性增加。
在睡眠期间进行闭环光遗传学SWR增强足以增强海马体和PFC中的集合记忆再激活。
这种操控还改善了后续记忆检索和清醒期间的海马体-PFC协调，将这两种现象与睡眠期间SWR相关的集合再激活因果联系起来。
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